1、第三章、自动调节的汽车空调系统,第六章自动空调的构造及原理,汽车空调基本控制方式,1、离合器循环控制：通过恒温器等装置控制：离合器： 通 断 通 不同工作压缩机： 工作 停止 工作 循环状态2、蒸发器压力控制：控制蒸发器在0 C时制冷剂压力不再降低，使压缩机仍在工作，保持制冷量表面不结冰，输出的冷仍能维持车内热负荷要求。,自动空调系统在普通（手动）空调系统的基础上，采用各种传感器、程序装置、伺服电机和（或）控制模块等带动执行机构。驾驶员通过操作控制器总成上的键，来选 择空调系统的工作模式和风机转速。,第六章自动空调的构造及原理,自动空调系统通过程序装置检测空气温 度，调节气流混合门位置来达到并
2、保持驾驶员预先设置的舒适程序。自动空调可以分为半自动空调和全自动空调两种，两者的主要差别是在于是否有自诊断功能。全自动空调系统具有监控系统，监控系统随机存储器（RAM）存储诊断码。其次的差别是所用的执行机构的形式和传感器数量。自动控制：预先设定温度，机器根据传感器检测到车内、外的温度，指挥空调器各部件工作。自动在设定的温度范围内运行,第六章自动空调的构造及原理,图5-1-1 自动空调的结构组成及控制示意图1-空调控制器 2-功率晶体管 3-压缩机 4-风机电动机 5-进气控制伺服电机 6-蒸发箱 7-蒸发器传感器 8-空气混合控制伺服电机 9-热交换器 10-水温传感器 11-出风模式控制伺服
3、电机 12-阳光传感器 13-车内温度传感器 14-车外温度传感器,第六章自动空调的构造及原理,自动控制组成,空气混合系统、风管系统、真空回路系统、自动控制控制装置。,1.自动空调的结构组成,自动空调系统由制冷、暖风、送风、操纵控制等分系统组成。 制冷系统：压缩机、冷凝器、蒸发器等，和手动空调相似。 暖风系统：热交换器、水阀等。 送风系统有风机、风道、吸入与吹出风门 电子控制系统：空调电控单元(ECU)、传感器、执行元件等。,自动空调的输入元件车内及车外温度传感器： 为负温度系数热敏电阻传感器，用来感受车内及车外温度。当温度变化时，阻值改变，向空调电控单元ECU输送温度信号。蒸发器温度传感器：
4、检测通过蒸发器的空气温度或者蒸发器表面的温度变化，控制压缩机电磁离合器的结合或断开。水温传感器：安装在热交换器底部的水道上检测冷却水温度，产生信号输送给电控单元(ECU)，控制低温时风机转速。阳光传感器：是一个光敏二极管，利用光电效应，把日光照射量转换为电流值信号并输送给空调电控单元，用来调整空调吹出的风量与温度。,1.车内温度传感器,也称室内温度传感器、车内气温传感器。(1)作用 车内温度传感器会影响出风口空气的温度、出风口风量、模式门的位置、进气门的位置。通常安装在仪表台后面的吸气装置内 。确定混合门的位置确定风机的转速确定进气门的位置确定模式门的位置。,车内温度传感器的安装位置1-温度传
5、感器栅格 2-空调控制面板 3-音响控制面板,吸气型车内温度传感器的结构1-吸气器 2-暖风装置控制板 3-传感器 4-吸气器 5-热敏电阻,电机型车内温度传感器的结构1-热敏电阻 2-风扇 3-电机,1.车内温度传感器-(2)结构 按强制导向车内温度传感器的气流方式不同，车内温度传感器可分为吸气器型和电机型两种。,吸气型车内温度传感器的工作原理1-入口 2-车内空气 3-仪表板 4-车内温度传感器 5-吸气管 6-喉管 7-出口 8-主气流,1.车内温度传感器-(3)工作原理 吸气器型车内温度传感器，有一根抽风管连接车内温度传感器与空调的管道，与空调管道连接处有文杜利效应装置，风机工作，空气
6、快速流过就会产生负压。这样就有少量空气流过车内温度传感器,2.车外温度传感器 也称环境温度传感器、外界空气温度传感器、大气温度传感器。(1)作用 车外温度传感器能影响出风口空气的温度、出风口风量、模式门的位置、进气门的位置。确定混合门的位置确定风机的转速确定进气门的位置确定模式门的位置控制压缩机,(2)结构 车外温度传感器一般都安装在前保险杠内或水箱之前,车外温度传感器的结构1-车外温度传感器 2-冷凝器 3-热敏电阻 4-树脂壳,(3)工作原理 车外温度传感器的工作原理与车内温度传感器相同。 车外传感器一般都是安装在前保险杠内或散热器之前，易受到环境影响，所以包在一个注塑树脂壳内，以免对温度
7、的突然变化作出反应。这将使其能准确地检测到车外的平均气温。除此之外，有些车型在空调电脑内部有防假输入电路,上海别克汽车空调的防假输入如下： 若外界温度增加，所显示的温度只有在如下条件下才能随之增高。 a.车辆以高于32km/h的速度行驶约2min。 b.车辆以高于72km/h的速度行驶约1min。 这些限制有助于防止错误读数。若所显示的温度下降，外界温度显示将立即更新。如果车辆熄火超过3个小时，车辆再起动时，将显示当前外界温度。如果车辆熄火不足3小时，车辆再起动时，将恢复车辆上次操作时的温度。,3.蒸发器温度传感器(1)作用 一汽-丰田花冠汽车自动空调装有蒸发器温度传感器，有些自动空调没有装。
8、蒸发器温度传感器用来测量蒸发器表面温度，修正混合门位置，控制压缩机，在蒸发器表面温度低于一定值时，使压缩机不工作，防止蒸发器表面结霜。 注意：有些车型有两个蒸发器温度传感器，其中一个是用修正混合门位置，一个用来防止蒸发器结霜,(2)结构 蒸发器的热敏电阻一般安装在蒸发器传热片上，其结构如图5-2-6所示。有的安装在蒸发器出风口位置，用来测量蒸发器出来的空气温度。,蒸发器温度传感器1-冷气装置 2-蒸发器 3-蒸发器传感器,4.水温传感器(1)作用测量热交换器芯温度，修正混合门的位置。有些车型采用发动机水温传感器代替。保护功能，防止发动机在高温下压缩机工作。有些车型采用发动机水温传感器代替，有些
9、车型采用水温开关代替。控制风机。在水温过低，系统会启动风机的预热控制。也就是在水温过低，且在取暖工况，为了防止吹出的风是冷风，在水温低于系统设定温度，风机会低速工作或不工作。有些车型采用发动机水温传感器代替，也有些车型采用水温开关代替。,(2) 结构汽车空调系统的水温传感器一般安装在暖风装置里面,水温度传感器1-水温传感器 2-暖风芯 3-暖风装置,5.阳光传感器作用 阳光传感器也叫日光传感器、日照传感器等，用来检测照在传感器上的太阳光照强度，将光信号转变为电压或电流值送给空调控制器，用来修正混合门的位置与风机的转速。 (2)结构 它一般安装在仪表台的上面，靠近前挡风玻璃的底部,阳光传感器1-
10、光电二极管2-阳光传感器,阳光传感器中的电二极管可检测出光辐射变化，并将其变为电流信号传至空调控制器。,7.烟雾传感器 控制风机转速。8.发动机电脑输入 在很多系统中，一些输入信号先送到动力控制模块（PCM），然后转送到空调电脑。这些输入信号包括发动机冷却液温度、发动机转速、车速以及空调系统压力等。在某些汽车上，这些输入信号用数据线在PCM和空调电脑之间传送。,一汽-丰田花冠空调电控元件位置图 1-压缩机和电磁离合器 2-发动机室接线盒 3-压力开关 4-环境温度传感器 5-冷凝器,一汽-丰田花冠空调电控元件位置图21-仪表板接线盒 2-日光传感器 3-组合仪表 4-车内温度传感器 5-空调控
11、制总成 6-空调放大器 7-发动机（和ECT）ECU,一般包括控制伺服电机、风机及压缩机电磁离合器等。 有的自动空调的执行机构由真空变换电磁阀、动力执行机构(又称真空膜盒)以及风量控制机构等组成。进气控制伺服电机：进气控制伺服电机控制进气方式，电机的转子经连杆与进气风挡相连。空气混合伺服电机：由空调电控单元控制，改变空气混合风挡的开启角度，从而改变冷、暖空气的混合比例。出风模式控制伺服电机：也叫气流方式控制伺服电机。由空调电控单元控制，将送风控制风挡转到相应位置，打开某个送风通道。 当按下“自动控制”键时，空调电控单元根据计算结果(送风温度)，在吹脸、吹脸脚和吹脚三者之间自动改变送风方式。最冷
12、控制伺服电机：风挡有全开、中开和全闭三个位置。空调电控单元控制最冷控制风挡位于相应的位置上。,电子控制系统- (2)执行元件,空气混合控制伺服电机和出风模式控制伺服电机1-空气混合控制伺服电机 2-出风模式控制伺服电机,进气控制伺服电机1-进气控制伺服电机,(2)执行元件-控制伺服电机,伺服电机或真空装置控制的风门按位置功能主要分成三类： 混合模式风门 循环模式风门 气流方向模式风门,1.空气混合伺服电机 根据控制方式的不同，可以将空气混合伺服电机 分为以下4种。(1)直流电机+位置传感器 这种控制形式主要用在福特、丰田、本田、三菱、早期日产等车型上。,风神蓝鸟混合门电机与空调控制器的电路连接
13、图,1.空气混合伺服电机(2)步进电机 宝马、凌志等车型采用步进电机来控制混合门，步进电机具有自定位的功能，这种形式的空气混合伺服电机没有位置传感器。,1.空气混合伺服电机(3)混合门伺服电机内含微芯片，通过bus（数据总线）与空调控制器通信 这种形式现在新款车型上普遍采用，如风度、奔驰等,伺服电机与空调控制器的连接示意图1-电源电路 2-通信电路,1.空气混合伺服电机(4)混合门内含微芯片，但不是通过bus（数据总线）与空调控制器通信 这种形式的伺服电机主要用在通用车系上,2.出风模式控制伺服电机 自动空调的出风模式有吹脸（face）、双层（B/L）、吹脚(foot)、除雾(defrost)
14、等不同模式。模式门的位置由伺服电机控制，根据控制方式的不同，也可以将出风模式伺服电机分为以下5种.(1)直流电机+位置传感器 这种形式主要用于JEEP、三菱等车型，下图为一汽-丰田花冠自动空调出风模式控制伺服电机与空调控制器的电路连接形式。,2.出风模式控制伺服电机(2)直流电机+位置开关 这种形式的主要应用与本田、马自达、日产等车。下图为风神蓝鸟的出风模式控制伺服电机与空调控制器的电路连接形式。,2.出风模式控制伺服电机（3）电机内含微芯片，通过bus（数据总线）与空调控制器通信。这种形式现在新款车型上普遍采用，如风度、奔驰等。,伺服电机与空调控制器的连接示意图1-电源电路 2-通信电路,2
15、.出风模式控制伺服电机(4)混合门内含微芯片，但不是通过bus（数据总线）与空调控制器通信。这种形式的伺服电机主要用在通用车系上,2.出风模式控制伺服电机（5）丰田车专用的模式门伺服电机,丰田车专用的模式门伺服电机控制结构示意图,真空伺服电机,3.进气控制伺服电机,一汽-丰田花冠的再循环风挡电机电路,一汽-丰田花冠空调电控元件位置1-膨胀阀 2-网状风挡伺服电机 3-蒸发器 4-蒸发器温度传感器 5-出风口风挡伺服电机 6-空气混合风挡控制伺服电机 7-加热器散热器 8-风机电动机线性控制器 9-风机电动机,俗称空调电脑。控制器总成上的键是控制器的输入装置，控制器支配空气流至各风道的风门（气流
16、混合门除外，它一般由伺服电机操纵），接收车内温度和外界温度传感器的输入信号，根据来自传感器和控制器总成上各键的输入，输出控制压缩机电磁离合器的工作、暖风加热器热水阀工作、将模式门放到适当位置等信号。,电子控制系统-(3)自动空调控制器,2.自动空调的工作原理 自动空调利用传感器随时检测车内温度及车外环境温度的变化，并把检测到的信号输送给空调的电控制单元（ECU），ECU则按预先编制的程序对信号进行处理，并通过伺服电机等执行元件，不断地对风机转速、出风温度、送风模式及压缩机工作情况等进行调节，从而使车内空气温度及流动状况，始终保持在驾驶员设定的水平上。电控自动空调系统还具备自诊断功能，以利于对电
17、控元件及线路故障的检测。,3.自动空调的控制功能(1)温度控制 TAO是车内温度保持在设定温度的必要风机出风口空气温度，是空调控制器根据输入信号和温度设定计算出来的。空调控制器参照这个TAO值对执行器进行控制。,TAO值可由下面公式计算出：TAO=ATSET-BTR-CTAM-DTS+E其中：TSET设定温度, TR车内温度, TAM车外温度, TS 太阳辐射强度, A至E常数。,空调控制器根据TAO值和蒸发器温度传感器信号，计算空气混合控制风挡的开度（SW）。其中：TE蒸发器温度传感器信号,A至E常数。,(1)温度控制,控制器根据SW值控制三极管TR1和TR2的通断，来控制空气混合伺服电机带
18、动风挡按所需方向运动，以改变进气温度。同时空调控制器根据空气混合伺服电机内的电位计（位置传感器）监测风挡的移动距离，直至所测得的反馈值与SW值相等时，停止风挡的移动，如下图所示,(1)温度控制,TAO和TE几乎相等时，SW接近于0。 空调控制器关闭TR1和TR2，使伺服电机停转，风挡停在当前位置。SW为负值，TAO小于TE。 空调控制器接通TR1，关闭TR2，电机向冷风侧运转，使风挡移动，提高出风口温度。空调控制器通过伺服电机的电位计（位置传感器），检测混合控制风挡的实际移动距离，所测值与SW相等后。控制器使伺服电机停转。SW为正值时 控制器关断TR1，接通TR2。伺服电机向热风侧运转，使风挡
19、移动，提高出风口温度。同时控制器通过电位计测量其移动量，所测距离与SW相等后，控制器使伺服电机停转。,(1)温度控制,3.自动空调的控制功能(2)风机转速控制 基极电压与电流的输出成正比变化，当基极电压为12V时，为自动控制状态下的最高转速。相邻两级的风机转速，其基极电压差大约0.1V。功率晶体管中串联着一熔点为114的温控保险丝，防止晶体管的过热烧毁。,(2)风机转速控制,当风量控制钮置于AUTO时，控制器根据TAO值自动控制风机的转速，如图5-1-3所示。只有将温度设置到最低时，风机以特高转速运转。其余状态下，风机转速在控制器的控制下在高和低间自动改变。,风机转速控制图,3.自动空调的控制
20、功能 (3)气流方式控制 空调控制器根据TAO值按照图所示方式进行气流控制。,3.自动空调的控制功能(4)进气控制 当用TEMP开关设定想要的温度时，根据输入信号和温度设定，空调ECU决定进气和至进气伺服电机的输出信号； 进气伺服电机接到从ECU来的信号时，它开启或关闭风门，从而改变进气。 当进气改变到想要的设定温度时，由进气门位置传感器检测到，并且ECU停止该伺服电机工作。,一、自动空调系统控制模式 自动空调系统控制操作有：人工模式和自动模式。 人工模式时，驾驶员可改变控制面板的功能键，实现单一功能。自动（AUTO）模式时，驾驶员仅需设定车内温度，电子控制单元按空调系统优化的工作目标，调节空
21、调系统工作，使车内环境处于一定舒适目标参数下，与车外气候无关。主要体现以下几方面： 1.空调控制：温度自动控制、风量控制、运转方式给定的自动控制、换气量控制等，满足车内对舒适性的要求。 2.节能控制：压缩机运转控制、换气量的最适量以及随温度变化的换气切换、经济运行、根据车内外温差控制压缩机的工作时间等。3.故障、安全报警：有制冷剂不足报警、制冷压力异常报警、电磁离合器打滑报警、各种控制器件的故障判断报警等。 4.故障诊断存储：当系统发生故障时，电子控制单元将故障部位用代码的形式存储起来，便于修理。 5.显示：显示给定的温度、控制温度、控制方式、运转方式的状态。,二、常见的控制功能 1. 出风口
22、温度TAO 的计算：（如图16） TAO=ATSETBTR CTAM DTS+E TSET：设定温度 TR：车内温度 TAM：车外温度 TS：太阳辐射强度 A、B、C、D、E：修正系数 当设定温度处于MAX COOL（最低温度）或MAX WARM（最高温度），TAO各采用固定值，而忽略上式子计算。,1. 出风口温度TAO,2.温度控制 依据式子：SW=TAO+A（TE+B）100% C（TE+B） A、B、C为修正常数。TE为蒸发器温度。SW为混合风门计算开度。控制如图17 。,设定TAO与TE几乎相等时，SW接近0 ，对混合风门的位置而言，指定某一位置。这一位置随传感器信号的重新学习而改变。
23、 当TAO小于TE时，即式子SW小于0，表明需要降低蒸发器温度。电子控制单元接通TR1，关断TR2，使混合风门冷气开度加大。当混合风门的实际开度与式子SW相等时，电子控制单元关断TR1 ，混合风门伺服电动机停止工作。 当TAO大于TE时，即式子SW大于0，表明需要提高蒸发器温度。电子控制单元接通TR2，关断TR1，使混合风门暖气开度加大。当混合风门的实际开度与式子SW相等时，电子控制单元关断TR2 ，混合风门伺服电动机停止工作。,2.温度控制,3.鼓风机转速控制 改变鼓风机转速有二种操作：1)直接操纵风量开关；2)接通自动开关（AUTO）。 直接操纵风量开关时，风量信号输入电子控制单元，电子控
24、制单元按低速时，接通TR1；中速时，控制BLW的电位；高速时，接通TR2。 接通自动开关（AUTO）时，电子控制单元依据TAO与TE或暖水温度比较，自动切换风量大小。规律是：（制冷）TAO比TE高出越多，鼓风机转速越高。（取暖）TAO比暖水温度低越多，鼓风机转速越高。如图18、19、20、21。,鼓风机转速的时滞气流控制和启动控制： 汽车在炎热天气长时间停留时，满足以下条件，启动时滞气流控制。 压缩机启动； AUTO开关接通； 气流方式处于FACE或BILEVEL； TE高于30oC； 鼓风机关断4秒，使蒸发器冷却，再以低速工作5秒。当TE低于30oC，鼓风机以低速工作5秒。电子控制单元按时间
25、间隔控制TR1通断。如图21。 鼓风机启动时，开关信号接通2秒后，电子控制单元BLW端子才向功率晶体管提供控制信号。这2秒内，鼓风机工作电流通过鼓风机电阻，以低速转动。 鼓风机转速的预热控制：当AUTO开关接通，气流方式设置在FOOT或BI-LEVEL时，发动机水温低于30oC 或40oC ，鼓风机停止工作。如图22。,4.气流方式控制（出风方式） 电子控制单元依据TAO的变化设定： 当温度旋钮从冷向暖改变时，不管压缩机是否运转，若AUTO（自动）开关接通，气流方式都从FACE方式变为FOOT方式。如图23。,当温度旋钮从暖向冷改变时，若压缩机运转， AUTO（自动）开关接通，气流方式有：如图
26、24，FOOT方式变为BI-LEVEL方式；如图25， BI-LEVEL方式变为FACE方式，若压缩机不运转，仍为FOOT方式。,图24 TAO值从高变至中的气流方式控制过程,DEF（除霜）-FOOT方式控制：当鼓风机处于预热控制时，气流方式由FOOT 或BI-LEVEL变为DEF。预热控制停止时，气流方式由DEF 变为FOOT 或BILEVEL。如图26、27，以FOOT为例说明控制过程。,图26 预热控制时DEF-FOOT方式的控制,图27 预热控制不工作时DEF-FOOT方式的控制,5.进气控制 根据TAO来确定RECIRC（循环空气）或FRESH（新鲜空气）是否为当时工作方式，从而使进
27、气控制伺服电动机。 当气流方式为DEF时，进气处于FRESH（新鲜空气），清除挡风玻璃内侧上的雾气。 根据TAO改变循环空气与新鲜空气的比例。 6.压缩机控制 决定压缩机的工作时间，有车外温度信号和蒸发器温度信号。 当高压压力异常（低于197KPa或高于3100KPa)时，电子控制单元使压缩机停止工作。,图28 电子扇控制电路,7.电子扇控制 有水温控制和压力控制，如图28。水温开关、压力开关为常闭。 高温时； 常温高压时；,汽车空调电路系统,丰田空调电路系统,丰田空调电路系统,1.汽车空调制冷系统控制电路,电源控制部分 蓄电池、点火开关、保险丝、继电器、风机开关、电磁离合器。 压缩机电磁离合
28、器控制电路 非独立式汽车空调的压缩机是由发动机直接驱动，当电磁离合器吸合后压缩机主轴才能运转。电磁离合器通电与否受温度检测电路、发动机转速检测电路和安全控制电路的控制。,1.汽车空调制冷系统控制电路,怠速稳定放大器实际上就是控制速度和温度的电路，它相当于很多开关串联在一起，只要有一个开关断开了，继电器就断电，压缩机就不运转。 怠速稳定放大器由发动机转速检测电路、温度检测电路和继电器三部分组成。,图4-1-2 怠速稳定放大器电路图1-发动机转速检测电路 2-温度检测电路 3-压缩机-电磁离合器 4-蓄电池 5-继电器 6-触点,转速检测电路,作用 :根据发动机点火信号检测发动机 怠速时的转速是否
29、达到规定值 。 当发动机转速低时，检测电路输出低电平，T1导通，T3截止，继电器线圈电路断开，常开触点打开，电磁离合器线圈电路断路，磁力消失，动力压盘与皮带轮脱离开，压缩机停止工作 。 当发动机转速上升后，转速检测电路输出高电平又使T1截止，T3导通，继电器线圈又有电流通过，产生电磁力使常开触点闭合，压缩机因其离合器有电流通过产生吸合动作而又重新开始工作。,温度检测电路,是利用热敏电阻检查蒸发器出口处的空气温度，把空气温度的变化变换成电信号，传到怠速稳定放大器。 温度下降，热敏电阻值达到一定值时，T2导通，T3截止，继电器常开触点打开，电磁离合器线圈磁力消失，压缩机停止工作。蒸发器表面温度上升时，温度检测电路又使T2截止，T3导通，压缩机又恢复正常工作。,继电器,根据来自放大器的电流情况来进行接通或断开压缩机电磁离合器线圈电路的，由此来控制发动机与压缩机的接通或分离。,安全控制电路,安全控制电路就是通过压力开关、温度开关等，当系统出现压力异常、温度异常时，切断压缩机电磁离合器电路，使制冷压缩机停止运转，对制冷系统起到保护和自动控制的作用。,2.一汽-丰田花冠手动空调电路图,2.一汽-丰田花冠手动空调电路图,
